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制造二次电池的方法及制造二次电池的设备与流程

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年7月6日提交的韩国专利申请第10-2020-0083106号以及于2021年7月2日提交的韩国专利申请第10-2021-0087119号的优先权的权益，通过引用将上述专利申请整体结合在此。技术领域
[0003][0004]
本发明涉及一种制造二次电池的方法及制造二次电池的设备。

背景技术：

[0005]
与一次电池不同，二次电池是可再充电的，而且紧凑尺寸和高容量的可能性也较高。因而，近来正在对二次电池进行诸多研究。随着技术发展和对移动装置需求的增加，对作为能源的二次电池的需求正迅速增加。
[0006]
根据电池壳体的形状，可再充电电池分为硬币型电池、圆柱型电池、棱柱型电池和袋型电池。二次电池容纳有电极组件和电解质。在这样的二次电池中，安装在电池壳体中的电极组件是具有其中电极和隔膜进行堆叠的结构的可充电和放电的电力产生装置。
[0007]
电极组件可大致分为果冻卷型(jelly-roll)电极组件、堆叠型电极组件、和堆叠/折叠型电极组件，在果冻卷型电极组件中，隔膜插置在正极与负极之间，正极和负极的每一个都设置为涂覆有活性材料的片的形式，然后正极、隔膜和负极进行卷绕，在堆叠型电极组件中，多个正极和负极在它们之间具有隔膜的情况下顺序地堆叠，在堆叠/折叠型电极组件中，堆叠型单元电池与具有较长长度的隔离膜卷绕在一起。
[0008]
在制造二次电池的过程中的激活工序中，通过电极活性材料与电解质之间的电化学反应产生固体电解质界面(solid electrolyte inter face、sei层)，结果，作为副产物而产生激活气体。
[0009]
产生的激活气体通过脱气(degas)工序被去除，然而当该气体由于脱气缺陷而余留在电池单元中时，产生气阱(gas trap)。因而，气阱导致在随后的充电/放电过程中发生锂析出的问题。
[0010]
[现有技术文献](专利文献)韩国专利公开第10-2014-0015647号

技术实现要素：

[0011]
技术问题
[0012]
本发明的一个方面是提供一种能够有效地去除内部气体的制造二次电池的方法及设备。
[0013]
技术方案
[0014]
根据本发明实施方式的制造二次电池的方法包括：容纳工序，将其中交替堆叠有电极和隔膜的电极组件、电解质、以及与所述电极连接的电极引线的一个侧部容纳在袋中，
以形成电池单元；激活工序，对所述电池单元充电以激活所述电池单元；按压工序，在所述激活工序之后通过压辊顺序按压所述电池单元，以碾压所述电池单元；以及脱气工序，在所述按压工序之后将所述电池单元的内部气体排放到外部，其中，在所述按压工序中，按压所述袋的容纳所述电极组件的主体，使得所述主体的除边缘之外的部分被按压。
[0015]
根据本发明实施方式的制造二次电池的设备包括：压辊，所述压辊配置为在制造二次电池的过程中在激活工序之后且脱气工序之前顺序碾压其中电极组件和电解质容纳于袋中的电池单元，在所述电极组件中交替堆叠有电极和隔膜；以及配置为支撑所述压辊的支撑件，其中所述压辊按压所述袋的容纳所述电极组件的主体，使得所述主体的除边缘之外的部分被按压。
[0016]
有益效果
[0017]
根据本发明，可通过按压工序按压袋的主体。在此，可通过压辊沿电池单元的全长方向按压袋的主体，因而可将容纳于主体中的电极组件的内部气体容易排放到电极组件的外部。
[0018]
此外，当通过压辊按压主体的除边缘之外的部分时，电极组件中的中央部分处的电极与隔膜之间的内部气体可通过电极组件的边缘容易排放到电极组件的外部。因此，可防止发生电极组件内的气体余留而形成气阱(gas trap)的现象，从而防止锂(li)在随后的充电/放电过程中析出。此外，电极组件的容易破裂或损坏的边缘不会被按压，从而防止电极组件由于按压工序而损坏。
附图说明
[0019]
图1是图解根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法中的容纳工序的平面图。
[0020]
图2是图解根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法中的容纳工序的平面图。
[0021]
图3是图解根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法中的按压工序的透视图。
[0022]
图4是图解根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法中的按压工序的透视图。
[0023]
图5是图解根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法中的按压工序的正视图。
[0024]
图6是图解根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法中的二次电池的平面图。
[0025]
图7是图解根据本发明另一实施方式的制造二次电池的方法中的按压工序的正视图。
[0026]
图8是图解根据本发明又一实施方式的制造二次电池的方法中的按压工序的正视图。
[0027]
图9是图解通过根据本发明的制造例1的制造二次电池的方法制造的二次电池内的气体被去除的状态的平面图。
[0028]
图10是图解通过根据本发明的比较例1的制造二次电池的方法制造的二次电池内
的气体被去除的状态的平面图。
[0029]
图11是图解通过根据本发明的比较例2的制造二次电池的方法制造的二次电池内的气体被去除的状态的平面图。
具体实施方式
[0030]
通过下面结合附图的详细描述，本发明的目的、具体优点和新颖特征将变得更加明显。应当注意，尽可能用相同的标号来给本技术的附图中的部件添加参考标号，即使这些部件在其他附图中示出。此外，本发明可以以不同的形式实施，不应被解释为限于在此阐述的实施方式。在本发明的以下描述中，将省略可能会不必要地模糊本发明的主旨的相关技术的详细描述。
[0031]
根据一实施方式的制造二次电池的方法
[0032]
图1是图解根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法中的容纳工序的平面图，图2是图解根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法中的容纳工序的平面图，图3是图解根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法中的按压工序的透视图，图4是图解根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法中的按压工序的透视图。在此，图4是当在与图3中不同的方向上观看时的透视图。
[0033]
参照图1至图4，根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法包括：将电极组件110容纳在袋120中以形成电池单元100的容纳工序；激活电池单元100的激活工序；碾压电池单元100的按压工序；以及排放电池单元100的内部气体的脱气工序。此外，根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法可进一步包括：使电池单元100经过预定时间的老化工序；和密封袋120的密封工序。
[0034]
更详细地说，参照图1，电池单元(cell)100包括袋120和容纳在袋120的容纳部121中的电极组件110。在此，电极组件110可包括电连接至电极的电极引线111和112。
[0035]
电极组件110可以是可充电和放电的电力产生元件并且可通过交替堆叠电极和隔膜来形成。
[0036]
电极可由正极和负极构成。此时，电极组件110可具有正极/隔膜/负极交替堆叠的结构。
[0037]
例如，在平面图中，负极可形成为大于正极。在此，例如，负极可形成为长度和宽度分别比正极的长度和宽度大0.5mm至1.5mm。在此，更具体地，例如，负极可形成为长度和宽度分别比正极的长度和宽度大大约2mm。就是说，当堆叠正极、隔膜和负极时，负极在侧向方向上的端部可比正极的端部进一步突出大约1mm。
[0038]
此外，电极引线111和112可包括连接至正极的正极引线111和连接至负极的负极引线112。
[0039]
正极可包括正极集流体和堆叠在正极集流体上的正极活性材料。
[0040]
正极集流体可由铝箔(foil)制成。
[0041]
正极活性材料可包括锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、磷酸铁锂、或包含至少一种上述材料的化合物或混合物。
[0042]
负极可包括负极集流体和堆叠在负极集流体上的负极活性材料。
[0043]
负极集流体例如可由铜(cu)材料制成的箔(foil)制成。
[0044]
负极活性材料可以是包含石墨基材料的化合物或混合物。
[0045]
隔膜由绝缘材料制成，以使正极和负极彼此电绝缘。在此，隔膜可由具有微孔性的诸如聚乙烯或聚丙烯之类的聚烯烃类树脂膜制成。
[0046]
参照图1和图2，在容纳工序中，可将电极组件110、电解质、以及与电极连接的电极引线111和112的每一个的一个侧部容纳在形成于袋120中的容纳部121中，以形成电池单元100。
[0047]
此外，在容纳工序中，电极引线111和112的每一个的另一个侧部可被容纳为突出到袋120的外部。
[0048]
在此，袋(pouch)120可包括：形成有容纳电极组件110的容纳部121的主体123；和从容纳部121延伸以收集在容纳部121中产生的气体的气袋部122。此外，气袋部122可在电池单元100的全宽方向w上延伸。在此，电池单元100的全宽方向w可垂直于全长方向t，全长方向t是在平面图中电极引线111和112的突出方向。在这种情况下，例如，电极组件110可具有大于宽度的长度。就是说，电极组件110可形成为使得电极组件110在全长方向t上的长度大于电极组件110在全宽方向w上的宽度。
[0049]
在激活工序中，电池单元100被充电以被激活。在此，在激活工序中，可通过将电力连接到电池单元100的电极引线111和112来将电池单元100充电。
[0050]
图5是图解根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法中的按压工序的正视图。
[0051]
参照图4至图5，在激活工序之后，在按压工序中，通过压辊10顺序按压电池单元100以执行碾压(roll press)。
[0052]
此外，在按压工序中，可沿电池单元100的全长方向t，即，电极引线111和112的突出方向碾压电池单元100。
[0053]
在按压工序中，可按压袋120的主体123。
[0054]
在按压工序中，在将电池单元100放置在一对压辊10之间之后，一对压辊10可顺序按压电池单元100的两个表面。在此，压辊10可与电池单元100线(line)接触。因而，当通过压辊10在滚动的同时按压电池单元100时，电池单元100的外表面被顺序施加线性压力。因而，位于电极组件110内部的气体可容易排放到电极组件110的外部。
[0055]
在此，一对压辊10可包括：用于按压电池单元100的上部的第一辊11、和用于按压电池单元100的下部的第二辊12。此外，第一辊11和第二辊12可由支撑件13和14支撑。此时，在按压工序中，支撑第一辊11的支撑件13可通过移动装置来竖直地移动，因而电池单元100的上部可通过第一辊11被按压。在此，移动装置例如可以是气动或液压致动器。
[0056]
在按压工序中，例如，可通过固定装置保持和固定电池单元100的接片或袋120，以在压辊10移动的同时按压电池单元100。在这种情况下，固定装置例如可以是固定夹具(zig)。
[0057]
此外，作为按压工序的另一示例，电池单元100可被输入到一对压辊10之间以被按压。
[0058]
此外，在按压工序中，一对压辊10可设置为一个辊组(set)，也可设置一个或更多个辊组。
[0059]
在按压工序中，一对压辊10可设置在水平位置。
[0060]
此外，在按压工序中，可调节一对压辊10之间的间隙(gap)。在此，在按压工序中，一对压辊10之间的距离可保持在预定间隙范围内。
[0061]
此外，在按压工序中，可调节通过压辊10施加到电池单元100的按压力。在此，在按压工序中，施加到电池单元100的按压力可保持在预定压力范围内。此时，可执行按压工序，使得用于按压电池单元100的压辊10的按压力的范围为10kgf至150kgf。此外，可通过设置在支撑压辊10的支撑件14上的载荷传感器(load cell)15来检测被压到电池单元100的载荷(load)。在此，例如，载荷传感器15可设置在支撑设置于电池单元100下方的第二辊12的支撑件14上。
[0062]
在按压工序中，可按压袋120的主体123的除在电池单元100的全宽方向w上的边缘之外的部分。
[0063]
此外，在按压工序中，压辊10可形成为使得两侧部分11d和12d的每一个的直径小于每个中央部分11a和12a的直径。
[0064]
在这种情况下，在按压工序中，压辊10的中央部分的长度b可设置为小于主体123的宽度a。就是说，在按压工序中，压辊10的中央部分的与电池单元100的全长方向t平行的长度b可设置为小于袋120的主体123的与电池单元100的全长方向t平行的宽度a，使得主体123的除边缘之外的部分被按压。此时，主体123的宽度a例如可以是袋110中的容纳部121的底表面的宽度。在此，袋110的主体123的宽度a例如可对应于电极组件110的宽度。
[0065]
在此，压辊10的两侧部分11d和12d可包括设置在电池单元100的全宽方向w上的一侧处的一侧部分11b以及设置在另一侧处的另一侧部分11c。
[0066]
此外，在按压工序中，压辊10的两侧部分11d和12d的每一个可形成为具有朝向压辊的端部逐渐变小的直径。
[0067]
在此，在按压工序中，压辊10的两侧部分11d和12d的每一个的外表面可具有从每个中央部分11a和12a朝向每个端部圆化的曲率。就是说，在压辊10中，在电池单元100的全宽方向w上的两侧部分11d和12d的每一个的角部处可形成曲率。因而，在容纳于主体123中的电极组件110中，可通过压辊10的中央部分11a和12a按压除在电池单元100的全长方向t上的边缘之外的中央部分。因而，位于电极组件110的中央部分中的气体可移动到电极组件110的边缘，然后排放到电极组件110的外部。在此，排放到电极组件110外部的气体可设置在袋120内的容纳部121或气袋部122中，然后通过脱气工序排放到袋120的外部。
[0068]
此时，形成在压辊10中的两侧部分11d和12d的每一个的外表面上的圆化(round)的曲率可形成为具有5mm至50mm的曲率半径r。
[0069]
因而，曲率半径r形成为作为下限值的5mm或更大，以防止电池上的压痕并且还防止电池被压辊10的边缘损坏。此外，由于曲率半径r形成为作为上限值的50mm或更小，所以不会劣化用于去除电池的外壳处的气体的按压效果。
[0070]
在激活工序之后，在老化工序中，电池单元100可经过预定的时间。在此，在老化工序中，电池单元100可在室温和高温下经过预定时间。在这种情况下，可在脱气工序之前执行老化工序。
[0071]
可在老化工序期间执行按压工序。
[0072]
图6是图解根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法中的二次电池的平面图。
[0073]
参照图6，在脱气工序之后，在密封工序中，可密封(sealing)袋120的外周表面，以制造二次电池100’。
[0074]
在这种情况下，在密封工序中，气袋部122可被切割去除，然后可通过热熔合来密封被去除的部分，从而密封袋120。
[0075]
参照图1和图4，在如上所述配置的根据本发明的制造二次电池的方法中，可通过按压工序按压袋120的主体123。在此，可通过压辊10沿电池单元100的全长方向t按压主体123，从而容易将容纳于主体123中的电极组件110的内部气体排放到电极组件110的外部。
[0076]
在此，当通过压辊10按压主体123的除边缘之外的部分时，容纳于主体123中的电极组件110的中央部分可被按压，因而电极组件110中的中央部分处的电极与隔膜之间的内部气体可通过电极组件110的边缘容易排放到电极组件110的外部。因此，可防止发生电极组件110内的气体余留而形成气阱(gas trap)的现象，从而防止锂(li)在随后的充电/放电过程中析出。此外，电极组件110的容易破裂或损坏的边缘不会被按压，从而防止电极组件110由于按压工序而损坏。
[0077]
根据另一实施方式的制造二次电池的方法
[0078]
下文中，将描述根据本发明另一实施方式的制造二次电池的方法。
[0079]
图7是图解根据本发明另一实施方式的制造二次电池的方法中的按压工序的正视图。
[0080]
参照图1、图2和图7，根据本发明另一实施方式的制造二次电池的方法包括：将电极组件110容纳在袋120中以形成电池单元100的容纳工序；激活电池单元100的激活工序；碾压电池单元100的按压工序；以及排放电池单元100的内部气体的脱气工序。
[0081]
此外，根据本发明另一实施方式的制造二次电池的方法可进一步包括：使电池单元100经过预定时间的老化工序；和密封袋120的密封工序。
[0082]
根据本发明另一实施方式的制造二次电池的方法与根据本发明前述实施方式的制造二次电池的方法的不同之处在于按压工序的实施方式。因而，将省略或简要描述本实施方式与根据前述实施方式的内容重复的内容，将主要描述它们之间的区别。
[0083]
更详细地说，在根据本发明另一实施方式的制造二次电池的方法中，在容纳工序中，可将电极组件110、电解质、以及与电极连接的电极引线111和112的每一个的一个侧部容纳在形成于袋120中的容纳部121中，以形成电池单元100。
[0084]
此外，在容纳工序中，电极引线111和112的每一个的另一个侧部可被容纳为突出到袋120的外部。
[0085]
在此，袋120可包括：形成有容纳电极组件110的容纳部121的主体123；和从容纳部121延伸以收集在容纳部121中产生的气体的气袋部122。此外，气袋部122可在电池单元100的全宽方向w上延伸。
[0086]
在激活工序之后，在按压工序中，通过压辊20顺序按压电池单元100以执行碾压(roll press)。
[0087]
此外，在按压工序中，可沿电池单元100的全长方向t，即，电极引线111、112的突出方向碾压电池单元100。在此，在按压工序中，可按压袋120的主体123。
[0088]
此外，在按压工序中，在将电池单元100放置在一对压辊20之间之后，一对压辊20可顺序按压电池单元100的两个表面。在此，压辊20可与电池单元100线(line)接触。因而，
当通过压辊20在滚动的同时按压电池单元100时，电池单元100的外表面被顺序施加线性压力。因而，位于电极组件110内部的气体可容易排放到电极组件110的外部。在此，一对压辊20可包括：用于按压电池单元100的上部的第一辊21、和用于按压电池单元100的下部的第二辊22。
[0089]
在按压工序中，一对压辊20可设置在水平位置。
[0090]
此外，在按压工序中，可按压袋120的主体123的除在全宽方向w上的边缘之外的部分。
[0091]
此外，在按压工序中，压辊20的长度c可设置为小于主体123的宽度a。
[0092]
就是说，在按压工序中，压辊20的与电池单元100的全长方向t平行的长度c可设置为小于袋120的主体123的与电池单元100的全长方向t平行的宽度a，使得主体123的除边缘之外的部分被按压。
[0093]
因而，在容纳于主体123中的电极组件110中，可通过压辊20按压除在电池单元100的全长方向t上的边缘之外的中央部分。因而，位于电极组件110的中央部分中的气体可移动到电极组件110的边缘，然后排放到电极组件110的外部。
[0094]
压辊20的长度c例如可形成为比袋120的主体123的宽度a小2mm至10mm。
[0095]
因而，压辊20的长度c可形成为比主体123的宽度a小作为下限值的2mm或更大，以防止电极组件110的外壳被损坏。就是说，当在堆叠方向上按压其中负极形成为大于正极的电极组件100时，可防止负极被正极的边缘损坏。此外，压辊20的长度c可形成为比主体123的宽度a小作为上限值的10mm或更小，以防止在电池的外壳处的气体去除效果劣化。
[0096]
根据又一实施方式的制造二次电池的方法
[0097]
下文中，将描述根据本发明又一实施方式的制造二次电池的方法。
[0098]
图8是图解根据本发明又一实施方式的制造二次电池的方法中的按压工序的正视图。
[0099]
参照图1、图2和图8，根据本发明又一实施方式的制造二次电池的方法包括：将电极组件110容纳在袋120中以形成电池单元100的容纳工序；激活电池单元100的激活工序；碾压电池单元100的按压工序；以及排放电池单元100的内部气体的脱气工序。
[0100]
此外，根据本发明又一实施方式的制造二次电池的方法可进一步包括：使电池单元100经过预定时间的老化工序；和密封袋120的密封工序。
[0101]
根据本发明又一实施方式的制造二次电池的方法与根据本发明前述实施方式的制造二次电池的方法的不同之处在于按压工序的实施方式。因而，将省略或简要描述本实施方式与根据前述实施方式的内容重复的内容，将主要描述它们之间的区别。
[0102]
更详细地说，在制造根据本发明又一实施方式的二次电池的方法中，在容纳工序中，可将电极组件110、电解质、以及与电极连接的电极引线111和112的每一个的一个侧部容纳在形成于袋120中的容纳部121中，以形成电池单元100。
[0103]
此外，在容纳工序中，电极引线111和112的每一个的另一个侧部可被容纳为突出到袋120的外部。
[0104]
在此，袋120可包括：形成有容纳电极组件110的容纳部121的主体123；和从容纳部121延伸以收集在容纳部121中产生的气体的气袋部122。此外，气袋部122可在电池单元100的全宽方向w上延伸。
[0105]
在激活工序之后，在按压工序中，通过压辊30顺序按压电池单元100以执行碾压(roll press)。
[0106]
此外，在按压工序中，可沿电池单元100的全长方向t，即，电极引线111和112的突出方向碾压电池单元100。在此，在按压工序中，可按压袋120的主体123。
[0107]
此外，在按压工序中，在将电池单元100放置在一对压辊30之间之后，一对压辊30可顺序按压电池单元100的两个表面。在此，压辊30可与电池单元100线(line)接触。因而，通过压辊30在滚动的同时按压电池单元100时，电池单元100的外表面被顺序施加线性压力。因而，位于电极组件110内部的气体可容易排放到电极组件110的外部。在此，一对压辊30可包括：用于按压电池单元100的上部的第一辊31、和用于按压电池单元100的下部的第二辊32。
[0108]
此外，在按压工序中，一对压辊30可设置在水平位置。
[0109]
此外，在按压工序中，可按压袋120的主体123的除在全宽方向w上的边缘之外的部分。
[0110]
此外，在按压工序中，压辊30的两侧部分31d和32d的每一个可形成为具有朝向压辊的端部逐渐变小的直径。在此，压辊30的两侧部分31d和32d可包括设置在电池单元100的全宽方向w上的一侧处的一侧部分31b以及设置在另一侧处的另一侧部分31c。在这种情况下，在按压工序中，压辊30的每个中央部分31a和32a的长度d可设置为小于主体123的宽度a。
[0111]
此外，在按压工序中，压辊30的两侧部分31d和32d的每一个可被倒角。就是说，在按压工序中，压辊30的两侧部分31d和32d的每一个的外周表面的角部可形成为具有直径朝向压辊的端部逐渐变小的倾斜表面。
[0112]
因而，在容纳于主体123中的电极组件110中，可通过压辊30按压除在电池单元100的全长方向t上的边缘之外的中央部分。因而，位于电极组件110的中央部分中的气体可移动到电极组件110的边缘，然后排放到电极组件110的外部。
[0113]
制造根据一实施方式的二次电池的设备
[0114]
下文中，将描述根据本发明一实施方式的制造二次电池的设备。
[0115]
参照图1和图4，根据本发明一实施方式的制造二次电池的设备包括：按压其中电极组件110和电解质容纳于袋120中的电池单元100的压辊10；以及支撑压辊10的支撑件。压辊10沿电池单元100的全长方向t对电池单元100执行碾压，以制造二次电池。
[0116]
根据本发明一实施方式的制造二次电池的设备涉及应用于根据上述实施方式的制造二次电池的方法的制造二次电池的设备。因而，将省略或简要描述根据本实施方式与根据前述实施方式的制造二次电池的方法重复的内容，将主要描述它们之间的区别。
[0117]
更详细地说，压辊10可在激活工序之后且脱气工序之前顺序按压其中电极组件110和电解质容纳于袋120中的电池单元100，以执行碾压。
[0118]
在此，在电极组件110中，电极和隔膜可彼此交替堆叠。
[0119]
与电极连接的电极引线111和112的每一个的一个侧部可容纳在袋120中，并且另一个侧部可突出到袋120的外部。此时，压辊10可沿电池单元100的全长方向t，即，电极引线111和112的突出方向执行碾压。
[0120]
此外，袋120可包括：形成有容纳电极组件110的容纳部121的主体123；和从容纳部
121延伸以收集在容纳部121中产生的气体的气袋部122。此外，气袋部122可在电池单元100的全宽方向w上延伸。在此，电池单元100的全宽方向w可垂直于全长方向t，全长方向t是在平面图中电极引线111和112的突出方向。
[0121]
此外，压辊10可设置为一对。在将电池单元100放置在一对压辊10之间之后，一对压辊10可顺序按压电池单元100的两个表面。在此，压辊10可与电池单元100线(line)接触。因而，当通过压辊10在滚动的同时按压电池单元100时，电池单元100的外表面被顺序施加线性压力。因而，位于电极组件110内部的气体可容易排放到电极组件110的外部。
[0122]
在此，一对压辊10可包括：用于按压电池单元100的上部的第一辊11、和用于按压电池单元100的下部的第二辊12。
[0123]
压辊10可按压袋120的主体123的除在电池单元100的全宽方向w上的边缘之外的部分。为此，压辊10可形成为使得两侧部分11d和12d的每一个的直径小于每个中央部分11a和12a的直径。
[0124]
在此，压辊10的中央部分的长度b可设置为小于主体123的宽度a。就是说，压辊10的中央部分的与电池单元100的全长方向t平行的长度b可设置为小于袋120的主体123的与电池单元100的全长方向t平行的宽度a，使得主体123的除边缘之外的部分被按压。
[0125]
在此，压辊10的两侧部分11d和12d可包括设置在电池单元100的全宽方向w上的一侧处的一侧部分11b以及设置在另一侧处的另一侧部分11c。
[0126]
此外，压辊10的两侧部分11d和12d的每一个可形成为具有朝向压辊的端部逐渐变小的直径。
[0127]
因而，在容纳于主体123中的电极组件110中，可通过压辊10的中央部分11a和12a按压除在电池单元100的全长方向t上的边缘之外的中央部分。因而，位于电极组件110的中央部分中的气体可移动到电极组件110的边缘，然后排放到电极组件110的外部。在此，排放到电极组件110外部的气体可设置在袋120内的容纳部121或气袋部122中，然后通过脱气工序排放到袋120的外部。在此，压辊10的两侧部分11d和12d的每一个的外表面可具有从每个中央部分11a和12a朝向每个端部圆化的曲率。就是说，在压辊10中，在电池单元100的全宽方向w上的两侧部分11d和12d的每一个的角部处可形成曲率。
[0128]
因而，在容纳于主体123中的电极组件110中，可通过压辊10的中央部分11a和12a按压除在电池单元100的全长方向t上的边缘之外的中央部分。因而，位于电极组件110的中央部分中的气体可移动到电极组件110的边缘，然后排放到电极组件110的外部。在此，排放到电极组件110外部的气体可设置在袋120内的容纳部121或气袋部122中，然后通过脱气工序排放到袋120的外部。
[0129]
此时，形成在压辊10中的两侧部分11d和12d的每一个的外表面上的圆化(round)的曲率可形成为具有5mm至50mm的曲率半径r。
[0130]
因而，曲率半径r形成为作为下限值的5mm或更大，以防止电池上的压痕并且还防止电池被压辊10的边缘损坏。此外，由于曲率半径r形成为作为上限值的50mm或更小，所以不会劣化去除电池的外壳处的气体的按压效果。
[0131]
支撑件13和14可支撑压辊10。此外，支撑件13和14可分别支撑压辊10的第一辊11和第二辊12。此时，支撑第一辊11的支撑件13可通过移动装置来竖直地移动，因而电池单元100的上部可通过第一辊11被按压。在此，移动装置例如可以是气动或液压致动器。
[0132]
可在支撑件13和14的每一个上设置载荷传感器15，以检测被压到电池单元100的载荷(load)。在此，例如，载荷传感器15可设置在支撑设置于电池单元100下方的第二辊12的支撑件14上。
[0133]
根据另一实施方式的制造二次电池的设备
[0134]
下文中，将描述根据本发明另一实施方式的制造二次电池的设备。
[0135]
参照图1、图2和图7，根据本发明另一实施方式的制造二次电池的设备包括：按压其中电极组件110和电解质容纳于袋120中的电池单元100的压辊20；以及支撑压辊20的支撑件。压辊20沿电池单元100的全长方向t对电池单元100执行碾压，以制造二次电池。
[0136]
根据本发明另一实施方式的制造二次电池的设备与根据本发明前述实施方式的制造二次电池的设备的不同之处在于压辊20的构造。因而，将省略或简要描述本实施方式与根据前述实施方式的内容重复的内容，将主要描述它们之间的区别。
[0137]
更详细地说，在根据本发明另一实施方式的制造二次电池的设备中，压辊20可在激活工序之后且脱气工序之前顺序按压其中电极组件110和电解质容纳于袋120中的电池单元100，以执行碾压。
[0138]
在此，在电极组件110中，电极和隔膜可彼此交替堆叠。
[0139]
与电极连接的电极引线111和112的每一个的一个侧部可容纳在袋120中，并且另一个侧部可突出到袋120的外部。此时，压辊20可沿电池单元100的全长方向t，即，电极引线111和112的突出方向执行碾压。
[0140]
此外，袋120可包括：形成有容纳电极组件110的容纳部121的主体123；和从容纳部121延伸以收集在容纳部121中产生的气体的气袋部122。此外，气袋部122可在电池单元100的全宽方向w上延伸。在此，电池单元100的全宽方向w可垂直于全长方向t，全长方向t是在平面图中电极引线111和112的突出方向。
[0141]
此外，压辊20可设置为一对。在将电池单元100放置在一对压辊20之间之后，一对压辊20可顺序按压电池单元100的两个表面。在此，压辊20可与电池单元100线(line)接触。因而，当通过压辊20在滚动的同时按压电池单元100时，电池单元100的外表面被顺序施加线性压力。因而，位于电极组件110内部的气体可容易排放到电极组件110的外部。
[0142]
在此，一对压辊20可包括：用于按压电池单元100的上部的第一辊11、和用于按压电池单元100的下部的第二辊12。
[0143]
压辊20可按压袋120的主体123的除在电池单元100的全宽方向w上的边缘之外的部分。
[0144]
此外，压辊20的长度c可设置为小于主体123的宽度a。
[0145]
就是说，压辊20的与电池单元100的全长方向t平行的长度c可设置为小于袋120的主体123的与电池单元100的全长方向t平行的宽度a，使得主体123的除边缘之外的部分被按压。
[0146]
因而，在容纳于主体123中的电极组件110中，可通过压辊20按压除在电池单元100的全长方向t上的边缘之外的中央部分。因而，位于电极组件110的中央部分中的气体可移动到电极组件110的边缘，然后排放到电极组件110的外部。
[0147]
压辊20的长度c例如可形成为比袋120的主体123的宽度a小2mm至10mm。
[0148]
因而，压辊20的长度c可形成为比主体123的宽度a小作为下限值的2mm或更大，以
防止电极组件110的外壳被损坏。当在堆叠方向上按压其中负极形成为大于正极的电极组件100时，可防止负极被正极的边缘损坏。此外，压辊20的长度c可形成为比主体123的宽度a小作为上限值的10mm或更小，以防止在电池的外壳处的气体去除效果劣化。
[0149]
支撑件13和14可支撑压辊20。此外，支撑件13和14可分别支撑压辊20的第一辊21和第二辊22。此时，支撑第一辊21的支撑件13可通过移动装置来竖直地移动，因而电池单元100的上部可通过第一辊21被按压。
[0150]
根据又一实施方式的制造二次电池的设备
[0151]
下文中，将描述根据本发明又一实施方式的制造二次电池的设备。
[0152]
参照图1、图2和图8，根据本发明又一实施方式的制造二次电池的设备包括：按压其中电极组件110和电解质容纳于袋120中的电池单元100的压辊30；以及支撑压辊30的支撑件。压辊30沿电池单元100的全长方向t对电池单元100执行碾压，以制造二次电池。
[0153]
根据本发明又一实施方式的制造二次电池的设备与根据前述实施方式的制造二次电池的设备的不同之处在于压辊30的构造。因而，将省略或简要描述本实施方式与根据前述实施方式的内容重复的内容，将主要描述它们之间的区别。
[0154]
更详细地说，在根据本发明又一实施方式的制造二次电池的设备中，压辊30可在激活工序之后且脱气工序之前顺序按压其中电极组件110和电解质容纳于袋120中的电池单元100，以执行碾压。
[0155]
在此，在电极组件110中，电极和隔膜可彼此交替堆叠。
[0156]
与电极连接的电极引线111和112的每一个的一个侧部可容纳在袋120中，并且另一个侧部可突出到袋120的外部。此时，压辊30可沿电池单元100的全长方向t，即，电极引线111和112的突出方向执行碾压。
[0157]
此外，袋120可包括：形成有容纳电极组件110的容纳部121的主体123；和从容纳部121延伸以收集在容纳部121中产生的气体的气袋部122。此外，气袋部122可在电池单元100的全宽方向w上延伸。在此，电池单元100的全宽方向w可垂直于全长方向t，全长方向t是在平面图中电极引线111和112的突出方向。
[0158]
此外，压辊30设置为一对。在将电池单元100放置在一对压辊30之间之后，一对压辊30可顺序按压电池单元100的两个表面。在此，压辊30可与电池单元100线(line)接触。因而，当通过压辊30在滚动的同时按压电池单元100时，电池单元100的外表面被顺序施加线性压力。因而，位于电极组件110内部的气体可容易排放到电极组件110的外部。
[0159]
在此，一对压辊30可包括：用于按压电池单元100的上部的第一辊31、和用于按压电池单元100的下部的第二辊32。
[0160]
压辊30可按压袋120的主体123的除在电池单元100的全宽方向w上的边缘之外的部分。
[0161]
此外，压辊30的两侧部分31d和32d的每一个可形成为具有朝向压辊的端部逐渐变小的直径。在此，压辊30的两侧部分31d和32d可包括设置在电池单元100的全宽方向w上的一侧处的一侧部分31b以及设置在另一侧处的另一侧部分31c。此时，压辊30的每个中央部分31a和32a的长度d可设置为小于主体123的宽度a。在此，与按压袋120的主体123的按压长度对应的、压辊30的每个中央部分31a和32a的长度d例如可形成为比袋120的主体123的宽度a小2mm至10mm。此外，压辊30的两侧部分31d和32d的每一个可被倒角。就是说，压辊30的
两侧部分31d和32d的每一个的外周表面的角部可形成为具有直径朝向压辊的端部逐渐变小的倾斜表面。
[0162]
因而，在容纳于主体123中的电极组件110中，可通过压辊30按压除在电池单元100的全长方向t上的边缘之外的中央部分。因而，位于电极组件110的中央部分中的气体可移动到电极组件110的边缘，然后排放到电极组件110的外部。
[0163]
支撑件13和14可支撑压辊30。此外，支撑件13和14可分别支撑压辊30的第一辊31和第二辊32。此时，支撑第一辊31的支撑件13可通过移动装置来竖直地移动，因而电池单元100的上部可通过第一辊31被按压。
[0164]
《制造例1》
[0165]
执行以下工序来制造二次电池：容纳工序，将其中交替堆叠有电极和隔膜的电极组件、电解质、以及与电极连接的电极引线的一个侧部容纳在袋中，以形成电池单元；激活工序，对电池单元充电以激活电池单元；按压工序，在激活工序之后通过压辊顺序按压电池单元，以碾压电池单元；以及脱气工序，在按压工序之后将电池单元的内部气体排放到外部。在此，在容纳工序中，电极引线的另一个侧部被容纳为突出到袋的外部，并且在按压工序中，沿电池单元的全长方向，即，电极引线的突出方向执行碾压。
[0166]
《比较例1》
[0167]
除在按压工序中沿电池单元的全宽方向执行碾压之外，执行与制造例1中相同的工序。
[0168]
《比较例2》
[0169]
除在执行脱气工序之后执行按压工序之外，执行与制造例1中相同的工序。
[0170]
《试验例1》
[0171]
图9是图解通过根据本发明的制造例1的制造二次电池的方法制造的二次电池内的气体被去除的状态的平面图，图10是图解通过根据本发明的比较例1的制造二次电池的方法制造的二次电池内的气体被去除的状态的平面图，图11是图解通过根据本发明的比较例2的制造二次电池的方法制造的二次电池内的气体被去除的状态的平面图。
[0172]
向二次电池施加超声波，以通过超声波透过的程度来测量二次电池内部的气体的剩余量。
[0173]
在图9至图11中，以红显示的区域是超声波透过区域，以蓝显示的区域是超声波非透过区域。就是说，能够透过超声波的区域是被去除了气体的区域，不能够透过超声波的区域是内部气体所在的区域。
[0174]
参照图9，在制造例1的情况下，超声波非透过区域的比率为2.7％，参照图10，比较例1中的超声波非透过区域的比率为17.2％，参照图11，比较例2中的超声波非透过区域的比率为44.8％。
[0175]
因此，可以看出，在制造例1的情况下，超声波非透过区域的比率是2.7％，因而仅存在非常少量的内部气体，而在比较例1的情况下，超声波非透过区域的比率是17.2％，因而存在大量的内部气体，在比较例2的情况下，超声波非透过区域的比率是44.8％，因而存在大量的内部气体。
[0176]
结果，可以看出，与根据比较例1的沿电池单元的全宽方向执行碾压的技术相比，在根据制造例1的沿电池单元的全长方向执行碾压的技术中，内部气体的剩余量显著减少。
[0177]
此外，可以看出，与根据比较例2的在脱气工序之后沿电池单元的全长方向执行碾压的技术相比，在根据制造例1的在脱气工序之前沿电池单元的全长方向执行碾压的技术中，内部气体的剩余量显著减少。
[0178]
虽然已经参照本发明的示例性实施方式具体示出并描述了本发明，但应理解的是，本发明的范围不限于此。本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可对形式和细节做出各种改变。
[0179]
此外，本发明的保护范围将由所附权利要求书来阐明。
[0180]
[标号说明]
[0181]
10、20、30：压辊
[0182]
11、21、31：第一辊
[0183]
12、22、32：第二辊
[0184]
11a、12a、31a、32a：中央部分
[0185]
11b、12b、31b、32b：一侧部分
[0186]
11c、12c、31c、32c：另一侧部分
[0187]
11d、12d、31d、32d：两侧部分
[0188]
13、14：支撑件
[0189]
15：载荷传感器
[0190]
100：电池单元
[0191]
100’：二次电池
[0192]
110：电极组件
[0193]
111：正极引线
[0194]
112：负极引线
[0195]
120：袋
[0196]
121：容纳部
[0197]
122：气袋部
[0198]
123：主体
[0199]
t：全长方向
[0200]
w：全宽方向。

技术特征：

1.一种制造二次电池的方法，所述方法包括：容纳工序，将其中交替堆叠有电极和隔膜的电极组件、电解质、以及与所述电极连接的电极引线的一个侧部容纳在袋中，以形成电池单元；激活工序，对所述电池单元充电以激活所述电池单元；按压工序，在所述激活工序之后通过压辊顺序按压所述电池单元，以碾压所述电池单元；以及脱气工序，在所述按压工序之后将所述电池单元的内部气体排放到外部，其中，在所述按压工序中，按压所述袋的容纳所述电极组件的主体，使得所述主体的除边缘之外的部分被按压。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述袋包括：形成有容纳所述电极组件的容纳部的所述主体；和从所述容纳部延伸以收集在所述容纳部中产生的气体的气袋部，其中每个电极引线的另一个侧部被容纳为突出到所述袋的外部，并且所述气袋部在所述电池单元的全宽方向上延伸，所述全宽方向垂直于所述电极引线的突出方向。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述按压工序中，在将所述电池单元放置在一对压辊之间之后，所述一对压辊顺序按压所述电池单元的两个表面。4.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述容纳工序中，所述电极引线的所述另一个侧部被容纳为突出到所述袋的外部，并且在所述按压工序中，沿所述电池单元的全长方向，即，所述电极引线的所述突出方向执行碾压。5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述按压工序中，对所述主体的除在所述电池单元的全宽方向上的边缘之外的部分执行所述碾压。6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述按压工序中，每个压辊形成为使得所述压辊的两侧部分的每一个的直径小于所述压辊的中央部分的直径。7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述按压工序中，所述压辊的所述两侧部分的每一个形成为具有朝向所述压辊的端部逐渐变小的直径。8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述按压工序中，所述压辊的所述两侧部分的每一个的外表面具有从所述中央部分朝向所述端部圆化的曲率。9.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述按压工序中，所述压辊的长度设置为小于所述主体的宽度。10.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述按压工序中，所述压辊的两侧部分的每一个被倒角。11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：使所述电池经过预定时间的老化工序，其中在所述老化工序期间执行所述按压工序。12.一种制造二次电池的设备，所述设备包括：压辊，所述压辊配置为在制造二次电池的过程中在激活工序之后且脱气工序之前顺序碾压其中电极组件和电解质容纳于袋中的电池单元，在所述电极组件中交替堆叠有电极和隔膜；以及配置为支撑所述压辊的支撑件，
其中所述压辊按压所述袋的容纳所述电极组件的主体，使得所述主体的除边缘之外的部分被按压。13.根据权利要求12所述的设备，其中所述袋包括：形成有容纳所述电极组件的容纳部的所述主体；和从所述容纳部延伸以收集在所述容纳部中产生的气体的气袋部，其中所述电极组件进一步包括电极引线，所述电极引线具有与每个电极连接的一个侧部和突出到所述袋的外部的另一个侧部，并且所述气袋部在所述电池单元的全宽方向上延伸，所述全宽方向垂直于所述电极引线的突出方向。14.根据权利要求13所述的设备，其中所述压辊设置为一对，并且在将所述电池单元放置在一对压辊之间之后，所述一对压辊顺序按压所述电池单元的两个表面。15.根据权利要求13所述的设备，其中所述压辊沿所述电池单元的全长方向，即，所述电极引线的所述突出方向碾压所述电池单元。16.根据权利要求15所述的设备，其中，在所述压辊中，所述压辊的两侧部分的每一个的直径小于所述压辊的中央部分的直径，使得按压所述主体的除在所述电池单元的全宽方向上的边缘之外的部分。17.根据权利要求16所述的设备，其中所述压辊的所述两侧部分的每一个的外表面具有从所述中央部分朝向所述压辊的端部圆化的曲率。18.根据权利要求17所述的设备，其中，在所述压辊中，形成在所述两侧部分的每一个的外表面上的具有圆化形状的曲率具有5mm至50mm的曲率半径(r)。19.根据权利要求13所述的设备，其中所述压辊具有比所述主体的宽度小的长度，使得按压所述主体的除在所述电池单元的全宽方向上的边缘之外的部分。20.根据权利要求19所述的设备，其中所述压辊具有比所述主体的宽度小2mm至10mm的长度。21.根据权利要求13所述的设备，其中所述压辊的两侧部分的每一个被倒角，使得按压所述主体的除在所述电池单元的全宽方向上的边缘之外的部分。

技术总结

本发明涉及一种制造二次电池的方法及制造二次电池的设备。根据本发明的制造二次电池的方法包括：容纳工序，将其中交替堆叠有电极和隔膜的电极组件、电解质、以及与电极连接的电极引线的一个侧部容纳在袋中，以形成电池单元；激活工序，对电池单元充电以激活电池单元；按压工序，在激活工序之后通过压辊顺序按压电池单元，以碾压电池单元；以及脱气工序，在按压工序之后将电池单元的内部气体排放到外部。元的内部气体排放到外部。元的内部气体排放到外部。